JPS58222782A - Pwm変換器の制御装置 - Google Patents

Pwm変換器の制御装置

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JPS58222782A
JPS58222782A JP57105747A JP10574782A JPS58222782A JP S58222782 A JPS58222782 A JP S58222782A JP 57105747 A JP57105747 A JP 57105747A JP 10574782 A JP10574782 A JP 10574782A JP S58222782 A JPS58222782 A JP S58222782A
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俊昭 奥山
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は交流電源電圧を直流電圧に変換するPWM変換
器の制御装置に関する。
トランジスタやゲートターンオフサイリスタなどの自己
消弧素子をグレーツ結線したPWM変換器は周知のとこ
ろである。PWM変換器の交流入力端をリアクトルを介
して交流電源に接続し、交流電源電圧を基準にして交流
入力電圧の大きさと位相を瞬時制御すると入力電流の大
舊さと位相を制御できる。それ故、PWM変換器が交流
電源から供給される有効電力を任意に調節することがで
きる。有効電力はPWM変換器によって直流電力に変換
されるため、直流出力電圧(電流)を所望値に制御する
ことができることになる。
ところで、PWM変換器を構成する自己消弧素子にはそ
れぞれ帰還用のダイオードが逆並列接続されている。P
WM変換器のパルス幅変調制御を行うためには、直流出
力電圧を交流電源電圧のダイオード整流電圧より大きく
しなければならない。
何故ならば、直流電圧が交流電源電圧のダイオード整流
電圧より低下すると、PWM変換器の帰還用ダイオード
によって直流成力が供給されるようになりパルス幅変調
制御が不能になるからである。
一方、PWM変換器の直流側に接続される負荷によって
は直流電圧が交流電源′電圧のダイオード整流゛晟圧相
当あるいはそれ以下であることを要求される。負荷がイ
ンバータの場合、素子の電圧破壊を防止するために必要
となる。
このように、PWM変換器を順変換器として用いた場合
、直流電圧を交流電源電圧のダイオード整流電圧相当に
することが強く要望されている。
本発明は上記点に対処して成されkもので、その目的と
するところはPWM変換器の直流側電圧を交流゛電源電
圧のダイオード整流゛電圧以下にできるPWM変換器の
制御装置を提供することにある。
と実際値の電圧偏差信号の極性によって交流電源電圧を
検出して得た交流電源電圧信号を遅れ側めるいは進み側
に移相し、この移相され九交流電源電圧信号と電圧偏差
信号を掛算して電流指令信号を得、電流指令信号によっ
てPWM変換器の点弧制御を行うことによって交流入力
電流の位相を交流電源電圧に対し遅れ位相となるように
制御するようにしたことにある。
第1図に本発明の一実施例を示す。
第1図において、:PWM変換器lはリアクトルLを介
して交流電源ACに接続される。PWM変換器1は第2
図に示すように、ゲートクーンオ7サイリスタGTOを
グレーツ結線し、各’G T Oに帰還ダイオードFD
が逆並列接続される構成とな−)fl、n6. PWM
&!i 1 (DWRttJ3jE9m−f−I’AV
CB    、 ・、。
負荷11と平滑コンデンサCが接続される。コンデンサ
Cの両端電圧(PWM変換器1の直流出力電圧)は電圧
検出器1zで検出される。変換器1の直流出力電圧の大
きさを設定する電圧設定回路2の設定fliVsと電圧
検出器12で検出した実際値Voは電圧比較器3に図示
の極性で加えられる。
電圧比較器3の電圧偏差信号Δ■は極性判別回路6と電
流指令回路7に与えられる。交流電源ACの交流電源電
圧Eは変圧器4で検出され、移相器5に加えられる。移
相器5は交流電源′電圧Eを極性判別回路6の極性信号
Byの極性によって一定角度だけ移相した移相交流電源
電圧信号8yhを電流指令回路7に与える。電流指令回
路7は移相交流電源電圧信号Sjと電圧偏差信号ΔVを
掛算した電流指令信号IP(変換器1の交流入力電流の
瞬時値指令)を比較器9に図示の極性で与える。
変換器lの交流入力電流■は変流器8で検出される。比
較器9はヒステリシス特性を有する本ので、電流指令信
号Ipと検出直重の偏差によってPWM信号を発生しゲ
ート回路10に加える。
なお、第1図はl相分のみを示しておシ、7〜10は他
の2相分必要であるが図示を省略している。
次に、第1図の動作を説明する前に本発明の理解を、容
易にするためPWM変換器の変換動作の原理を説明する
第4図は交流電源ACと変換器1とを簡略化して示し友
もので、Eは交流電源電圧、■は変換器1の交流入力電
圧および工は交流入力電流を示す。
第5図は電圧E、Vと電流工の関係を示すベクトル図で
、同図(a)は順変換動作の場合を示し、同図Φ)は逆
変換動作の場合を示す。
第4図から理解できるよう交流入力電圧Vの大きさと位
相を電圧Eを基準にして変化させるとりアクドルXに印
力6される電圧が変化する。その結果、交流入力電圧工
の大きさと位相ψが調節される。第4図は変換器lが力
率1.0の運転を行う場合を示している。図示のように
電流iが電源電圧Eに同位相(または逆位相)となるよ
う制御することによシ、電源力率1.0の運転が行える
。しかし、その際、入力電圧Vの大きさはりアクドルの
電圧降下XIによって電源電圧Eよシ大きくなる。
一方、PWM変換器lは正側と負側のGTOが交互に導
通するものであシ、変換器lの交流入力端には直流電圧
の正側、負側電圧が交互に現われる。正負の比率はPW
M信号に基づき連続的に変化するので、交流入力電圧■
の基本波は正弦波状に制御される。このように、交流入
力電圧Vは直流電圧をパルス幅制御して得られるもので
あるため、入力電圧■の基本波の最大値は直流電圧によ
シ制限される。換言すると、直流電圧が不足の場合は前
述したPWM信号に基づく動作を行えず入力電圧Vを所
定直に制御することができなくなる。
そして、電源力率1.0の運転においては入力電圧Vが
電流■の大きさに比例して上昇することから、直流電圧
はそれを見込んで高く設定する必要がある。
第6図は本発明の原理を示すベクトル図で、(a)は順
変換動作、(b)は逆変換動作の場合である。
第6図から明らかなように、順変換動作の場合は電流工
を電圧Eに対して0くψ〈90’ の範囲で遅れ位相に
することによシ、また、逆変換動作の場合は90° 〈
ψ(180’ の範囲で遅れ位相に制御することによシ
交流入力電圧Vの大きさはリアクトルLの電圧降下XI
によって交流電源電圧Eよシ低下する。し友がって、直
流電圧を電源電圧Eのダイオード整流電圧よシ小さくす
ることができる。
以上が本発明の原理であシ、この原理を実現する友めの
第1図に示す実施例の動作を説明する。
さて、電圧設定回路2の設定値v8と電圧検出器12で
検出した実際値■。は電圧比較器3で比較される。電圧
比較器3の電圧偏差信号ΔVは極性判別回路6と電流指
令回路7に与えられる。
差 PWM変換器1は電圧側信号ΔVが正極性のときΔ 順変換動作を行い、負極性のとき逆変換動作を行う。極
性判別回路6は電圧偏差信号ΔV、の極性を判別し極性
信号Byを移相器5に与える。移相器5は極性信号8p
に応じて変圧器4で検出し次交流電源電圧Eを一定角度
だけ移相した移相正弦波おっ8、□カす6.8体的に1
つ、よオす。。      ・□;く電圧偏差信号ΔV
が正極性のときは一定角度ψだけ遅らせ、負極性のとき
は一定角度ψだけ進み位相にする。角度ψは0@〈ψ〈
90℃範囲に選定される。電流指令回路7は移相正弦波
信号S1と電圧偏差信号ΔVとを掛算し電流指令信号I
tを発生する。電流指令信号Itと変流器8で検出した
交流入力電流工を比較器9で比較し、比較器9からPW
M信号が得られる。PWM変換器1を比較器9のPWM
信号に基づき点弧制御することによシ交流入力電流■の
大きさと位相を電流指令信号IPと一致するように制御
される。
このようにしてPWM変換変換器側御を行うのであるが
、交流入力電流Iは電流指令信号Ipに比例するようそ
の瞬時籠が制御される。したがって、変換器lが順変換
動作を行っているときは第6図(場のように交流入力電
流工は交流電源電圧Eに対し角度ψだけ遅れ位相に制御
される。また、逆変換動作の場合、移相器5は移相正弦
波信号Slを交流電源電圧Eに対し角度ψだけ進み位相
にする。しかし、電圧偏差信号Δ■が負極性のため、電
流指令信号Ipは移相正弦波信号Sgと逆位相になる。
逆変換動作の場合は第6図(b)に示す如く交流入力電
流工は交流電源電圧に対しくπ−ψ)だけ遅れ位相にな
る。その結果、PWM変換変換器側変換動作および逆変
換動作のいずれの場合にも交流入力電圧Vの大きさを交
流電源電圧Eのダイオード整流電圧よシ小さくできる。
結局、PWM変換器1の直流側電圧を交流電源電圧Eの
ダイオード整流電圧よシ小さくできる。
以上のように、PWM変換器の交流入力電圧を交流電源
電圧のダイオード整流電圧よシ小さくできるので変換器
の直流出力電圧を交流電源電圧のダイオード整流電圧を
小さくすることが可能となる。その結果、変換器の直流
出力電圧を負荷の要求する電圧に設定することができる
また、第1図の実施例において、移相器5は一定角度だ
け移相するだけであp、−次遅れ回路でよく簡単な構成
で行える。
第7図に本発明の他の実施例を示す。
第7図は交流人力゛電圧Vが交流入力電圧工の大きさに
拘らず常に一定に保つようにしたものである。
第7図において第1図を異なるところは電圧比較器3の
電圧偏差信号ΔVを移相器15に直接加えるようにした
ことである。
移相器15は第9図のように、電圧偏差信号ΔVの大き
さに比例して移相角ψを変化させる移相特性のものであ
る。
交流入力電圧Vが交流入力電圧工の大きさに関係なく一
定にするためには第8図のベクトル図から明らかなよう
に次式に従い移相角ψを変えることにより行える。
(1)式においてリアクトルLのリアクタンス値Xおよ
び交流電源電圧Eは一定でオシ、移相角ψは5in−’
Iで決定される。電流工の大きさは電圧偏差信号ΔVに
よって制御される。したがって、移相器15に電圧偏差
信号Δ■を与え第9図に示すような関係で移相角9を連
続的に変化させることによシミ圧Vの大きさは第8図の
点線で示す軌跡上を変化するようになυ、常に一定にで
きる。
第7図の実施例においても交流入力電圧を小さくできる
と共に、軽負荷時には第1図の場合よシも移相角ψを小
さくすることが可能であシカ率の良い運転を行える。
以上説明したように本発明によれば、PwM変換器の直
流側電圧を交流電源電圧のダイオード整流電圧よシも小
さくすることが可能となる。その結果として、負荷に印
加する直流電圧の大きさを負荷の耐圧に石じて任意に設
定できる。
なお、上述の実施例は電流指令信号と交流入力電流を比
較した電流偏差でPWM信号を得ているが、電流指令信
号と三角波の搬送波をPWM信号を得るものであっても
同様にして行えるのは勿論である。
ま几、PWM変換器は・トランジスタとダイオードで構
成されるものでもよいことは明らかなことである。
図面の簡単な説明                 
   1第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2
図はPWM変換器の詳細回路、第3図は第1図の移相器
の特性図、第4図は本発明の詳細な説明するための簡略
構成図、第5図、第6図は本発明の詳細な説明するため
のベクトル図、第7図は本発明の他の実施例を示す構成
図、第8図は第7図の動作を説明するためのベクトル図
、第9図は第7図の移相器の特性図である。
1−PWM変換器、2・・・電圧設定回路、3・・・電
圧比較器、5・・・移相器、6・・・極性判別回路、7
・・・電流指令回路。
代理人 弁理士 高橋明夫 ( 第5図 第6図 (す (b)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、交流電源電圧を直流電圧に変換するPWM変換器と
    、該PWM変換器の直流出力端子間に接続されるコンデ
    ンサと、前記直流電圧の設定値と実際値を比較し電圧偏
    差信号を出力する電圧比較器と、前記交流電源電圧を検
    出する電圧検出器と、該電圧検出器で検出し几交流電源
    電圧信号を前記電圧偏差信号の極性に応じて進み側ある
    いは遅れ側に移相する移相器と、該移相器で移相された
    交流電源電圧信号と前記電圧偏差信号を掛算し電流指令
    信号を出力する電流指令回路と、前記電流指令信号に応
    じて前記PWM変換器の点弧制御を行う点弧制御回路と
    を具備し、前記PWM変換器の交流入力電流の位相は交
    流電源電圧に対し遅れ位相に制御されることを特徴とす
    るPWM変換器の制御装置。 2、特許請求の範囲第1項において、前記移相器は交流
    電源電圧信号を一定角度だけ移相することを特徴とする
    PWM変換器の制御装置。 3、特許請求の範囲第1項において、前記移相器は交流
    電源電圧信号の移相角度を電圧偏差信号の大きさに厄じ
    て変化させることを%徽とするPWM変換器の制御装置
JP57105747A 1982-06-18 1982-06-18 Pwm変換器の制御装置 Granted JPS58222782A (ja)

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